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數(shù)沖加工與激光切割的理性抉擇

cici 來源:鈑金與制作2017-12-19 我要評論(0 )   

當(dāng)鈑金加工企業(yè)剛剛接到新的生產(chǎn)項目準(zhǔn)備投資時,就會面臨這樣的抉擇,到底應(yīng)該買一臺激光切割設(shè)備呢,還是買一臺數(shù)控沖床呢?眾

 當(dāng)鈑金加工企業(yè)剛剛接到新的生產(chǎn)項目準(zhǔn)備投資時,就會面臨這樣的抉擇,到底應(yīng)該買一臺激光切割設(shè)備呢,還是買一臺數(shù)控沖床呢?眾所周知,在如今的金屬板材加工行業(yè),似乎有著一萬條理由推動著鈑金加工企業(yè)去投資激光切割機。此外,隨著代加工業(yè)務(wù)的日益蓬勃發(fā)展,很多企業(yè)可能開始考慮將外協(xié)加工業(yè)務(wù)逐步收回,并同時計劃進軍新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。如果此時企業(yè)恰好接到一批品種特別多的大訂單,那么,作為企業(yè)的決策者,您是否有過這樣一絲猶豫:到底哪些選擇條件才是投資評估時的重要參數(shù)?此外,在正式簽約前,又該如何判斷自己在這方面做出了正確的決定呢?

以成本和生產(chǎn)流程為準(zhǔn)繩

近兩年來,市場上有一種觀念在不斷被傳播,其影響也在不斷擴大:“數(shù)沖加工時代已經(jīng)過去,激光切割才是金屬板材加工行業(yè)的未來和福音。”可是,在一個資深鈑金工程師看來,這句話明顯過于極端和浮躁了。

在任何時候,一個合格的鈑金加工制造商,需要將不同的加工設(shè)備進行合適的組合和分配,從而在車間內(nèi)制定出最精益的材料流,以盡可能低的成本,生產(chǎn)出品質(zhì)最穩(wěn)定的鈑金零件。愛因斯坦曾有一句名言:“在這個世界上,能夠以最簡單的方法有效完成生產(chǎn)任務(wù)的機器,才是最完美的機器。”在這里,我們也可以借用這句話,“在這個世界上,能夠以最簡潔和低成本的方式最快、最穩(wěn)定地完成生產(chǎn)任務(wù)的流程,才是最完美的流程”。

因此,當(dāng)一個有經(jīng)驗的鈑金加工企業(yè)管理者在進行生產(chǎn)規(guī)劃和投資時,他會將電力成本、消耗品成本以及維護保養(yǎng)成本一一列入到小時成本中去,再輔以對生產(chǎn)靈活性和穩(wěn)定性的考量之后,他一定會在上述的流行觀念和實際的評估結(jié)果之間,做出其應(yīng)有的理性判斷和決定。

Mr. Peter Visser,美國MATE精密模具有限公司的資深應(yīng)用咨詢專家,擁有超過25年的行業(yè)經(jīng)驗,訪問過超千家的鈑金加工企業(yè)。在他的職業(yè)生涯中所參與的最大的成本控制項目,就是幫助一家世界知名的制造商,針對不同的工藝流程和加工要求,選擇合適的數(shù)沖設(shè)備和激光設(shè)備,從而替企業(yè)節(jié)省了海量的加工成本。

在Mr. Peter Visser的職業(yè)生涯中,看見過太多次客戶直接來一句“這批活交給激光加工”,卻從未意識到不同工藝會對整個制造過程產(chǎn)生不同的影響,也沒考慮過不當(dāng)?shù)墓に囁鶎?dǎo)致的后續(xù)加工瓶頸。有時候,客戶會將厚板采用數(shù)沖方式來加工,卻把薄板用激光來加工。實際上,將兩者調(diào)換才是更合適的選擇。

又譬如,在建筑設(shè)計領(lǐng)域和暖通工程領(lǐng)域,我們會用海量的群孔實現(xiàn)設(shè)計或通風(fēng)功能??墒?,有很多客戶想當(dāng)然地用激光切割機去加工,導(dǎo)致了極慢的加工速度和極高的生產(chǎn)成本。為了讓讀者更好地理解其中的差異,我們舉一個例子:在一張1.5mm厚的鋼板上加工1000個直徑為12.7mm的圓孔,如果采用一個12孔的群孔模進行數(shù)沖加工,那么它所需要的加工用時不到激光加工用時的1/4。這也就意味著,如果客戶接到一個大訂單,那么將不得不投資4~5臺激光切割機才能滿足等同于1臺數(shù)沖設(shè)備的產(chǎn)能。

另外一個極其重要但又常常被人忽略的關(guān)鍵點是:使用數(shù)沖設(shè)備可以有效避免整個生產(chǎn)流程中,由于激光加工的局限性所衍生的二次加工問題(圖1),從而提高產(chǎn)品的全局生產(chǎn)效率。很多只配備激光切割機的車間,必須要在其他加工設(shè)備上完成后續(xù)百葉窗、凸包、沉孔以及其他一些可以顯著提高板材零部件附加值的成形工藝。因此,車間又不得不投資更多的人力物力、車間面積以及越來越多的二次加工設(shè)備。有時,這些衍生出來的二次加工會占用數(shù)千工作小時,由此增加了很大一部分隱形生產(chǎn)成本。

圖1 數(shù)沖可避免的二次加工

Mr. Peter Visser通過分析和計算發(fā)現(xiàn),這些廠家其實完全可以采購一臺新的(或者二手的)數(shù)沖設(shè)備,從而可以節(jié)約成百上千小時的寶貴加工時間,顯著降低其運營成本,并獲得更高的投入產(chǎn)出比。簡而言之,企業(yè)將獲得更高的利潤。
 
       運用邊界條件選擇

下面,通過Mr. Peter Visser親歷的一個經(jīng)典成功案例,來幫助大家進一步理解,按照邊界條件正確選擇加工設(shè)備的重要性。

他有一個客戶是電控柜的生產(chǎn)企業(yè),車間有一臺激光切割機,每年花費大約100萬美金用于在二次加工階段點焊半成品柜體。當(dāng)年,這家企業(yè)在評估采購這臺激光切割機時,相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商對數(shù)沖設(shè)備的生產(chǎn)可能性只字不提,相信這種場景大家也會經(jīng)常遇見。因為從圖紙來分析,他們的產(chǎn)品平整且簡單,連邊角倒角工藝都不需要,沒有任何成形要求,從任何技術(shù)角度來講,都是激光切割設(shè)備的理想客戶和使用者。

當(dāng)Mr. Peter Visser由于激光耗材和折彎模具的業(yè)務(wù)拜訪這家企業(yè)時,該企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)理正在向企業(yè)老板抱怨點焊的技術(shù)瓶頸,以及由此帶來的額外成本。當(dāng)所有人陷入沉默時,Mr. Peter Visser插了一句話,“不知道諸位有沒有考慮過數(shù)沖加工的前道工藝?”而令他吃驚的是,設(shè)備供應(yīng)商從始至終都沒有和該企業(yè)談?wù)撨^任何有關(guān)數(shù)沖加工的可能性,當(dāng)然也從未比較過數(shù)沖加工和激光加工對于整體流程的優(yōu)缺點。

在簡短地介紹完數(shù)沖加工工藝后,Mr. Peter Visser在一位數(shù)沖用戶處召開了技術(shù)研討會,進一步研討了數(shù)沖設(shè)備上的各類加工工藝。在會議上,大家達成了共識,盡管激光加工從單道工序的角度來講,對該廠的下料產(chǎn)品非常合適,但是一旦將視野擴大到整個加工流程時,反而是數(shù)沖設(shè)備更能避免衍生出各種二次加工,而點焊只是其中之一而已?;谶@個思路,如果用數(shù)沖設(shè)備取代激光加工,反而可以節(jié)約出海量的二次加工成本。

在此次會議之后的5個月之內(nèi),該客戶迅速采購了一臺數(shù)沖設(shè)備,而在接下來的一年之中,就為公司節(jié)省了超過100萬美金的衍生加工成本。按照這個節(jié)奏,公司財務(wù)部門推斷,在未來10年中,公司將節(jié)約近1500萬美金?;谶@個結(jié)論,公司很快在第二年又添置了一臺功能更強大的數(shù)沖設(shè)備。

影響投資的其他因素

還有一個影響投資的重要因素是首次投資成本。一般而言,一臺數(shù)沖設(shè)備的價格大約是一臺激光設(shè)備的一半。如果保養(yǎng)得當(dāng),設(shè)備的使用壽命及其二手市場殘值,都遠高于激光設(shè)備。此外,數(shù)沖設(shè)備維護保養(yǎng)的工作用時和相應(yīng)的停機時間,甚至占地面積,通常也遠少于激光設(shè)備。因此,對于一個尚處于起步階段的小型加工廠而言,首先考慮的往往應(yīng)該是采購數(shù)沖設(shè)備,而不應(yīng)該是看似容易上手的激光設(shè)備,從而保證該廠的低預(yù)算和高穩(wěn)定性,大大降低其在早期創(chuàng)業(yè)階段的技術(shù)和成本風(fēng)險。

由于Mr. Peter Visser也曾參與過激光切割機的采購,他知道,一般情況下,激光切割機的銷售人員都會向客戶介紹,激光加工的消耗成本正在越來越低,甚至可以低于數(shù)沖加工。部分激光切割機的銷售人員甚至還會誤導(dǎo)客戶并宣稱,數(shù)沖模具是一筆巨大的開支(圖2),會將數(shù)沖加工的整體成本抬高到一個令人咋舌的地步。

圖2 很多制造商誤認為沖壓模具提高了投資成本

但事實是,按照我們的經(jīng)驗數(shù)據(jù),每臺數(shù)沖設(shè)備每年所消耗的模具開支,哪怕考慮上一些特殊成形工藝,也就1萬多美金而已。而激光切割消耗的隱形成本,則遠不止這些,譬如:

⑴用于供給二氧化碳激光源的氦氣;

⑵用于切割加工時消耗的氮氣、氧氣、壓縮空氣、聚焦鏡、噴嘴;

⑶用于傳導(dǎo)二氧化碳激光光束的各種光學(xué)鏡片;

⑷用于傳輸測量信號的各種傳感器線纜;

⑸用于防止光纖激光加工過程中飛濺的保護鏡;

⑹用于清洗齒條、去除熔渣和碎屑的工作用時;

⑺其他大量的均可歸類為激光加工消耗成本的各類服務(wù)項目和維護保養(yǎng)工作。

實際上,只需要考慮上述的某幾個因素,就足以支持我們的觀點:在激光切割加工工藝上,客戶所花費的總加工成本,依然遠遠高于數(shù)沖加工。而非某些銷售人員所號稱的那樣,運營成本已下降到讓人神往的地步。

另外一個爭議點是有關(guān)模具的交貨期。毋庸置疑,在打樣和快速組織生產(chǎn)方面,激光加工比數(shù)沖快很多。但是很多讀者早已知道,通過過去二十多年來不斷的精益化改造,很多模具制造商大大縮短了模具的交期。大量標(biāo)準(zhǔn)模具的交期甚至縮短到了當(dāng)天發(fā)貨。對于MATE的海外客戶而言,訂單下達后的兩到三天內(nèi),模具實際已經(jīng)到達相應(yīng)地區(qū)的空港,很多情況下,客戶當(dāng)?shù)胤比叩暮jP(guān)通關(guān)程序才是阻礙模具交貨的最大障礙,而非模具制造本身。

對于MATE的廣大北美地區(qū)和歐洲地區(qū)用戶來說,快速的模具交期,各類異形模具,再加上實體落料的加工能力,已經(jīng)足以秒殺激光切割機提前搶跑的那一兩天時間了。

還有一個值得考慮的要素是:按照不同切割氣體和設(shè)備的切割質(zhì)量,部分激光切割完成后零部件內(nèi)孔會有大量的掛渣,是不適宜噴粉或噴漆的。在這種情況下,客戶要么投資一臺去毛刺設(shè)備,要么組織若干人手進行后續(xù)衍生的去毛刺加工。

當(dāng)然,數(shù)沖也會產(chǎn)生毛刺,但是在產(chǎn)品外形合適的情況下,數(shù)沖設(shè)備同時還可以完成大尺寸孔洞的的滾珠去毛刺加工,完全/部分替代大量的去毛刺加工。同樣,攻絲、實體落料、成形、抽芽等,都是可以在數(shù)沖設(shè)備上通過一次裝夾完成加工的,如圖3所示。

圖3 一次沖壓加工可生成加強筋和裝飾珠


       理性選擇
 

需要強調(diào)的是,本文并不是想引導(dǎo)客戶舍棄激光加工,完全采用數(shù)沖加工,希望讀者不要誤解。我們都知道,激光是一項高科技的加工技術(shù),可以完成很多數(shù)沖工藝所不能完成的加工,譬如激光焊接、管材切割、激光打標(biāo)等。隨著激光技術(shù)的不斷進步,針對合適厚度和板材類型的加工而言,激光設(shè)備絕對值得購買和使用。

本文的主旨在于,希望客戶在洶涌的激光采購熱潮中,保持理性的制造思維,考查自身的經(jīng)濟實力、客戶的加工要求、采用的板材類型以及整個工廠的加工流程,選擇合適的加工工藝,而不要邯鄲學(xué)步,以免東施效顰。

在本文的最后,筆者還有一個小建議:當(dāng)企業(yè)決策者拿出50~100萬美金去采購激光切割設(shè)備之前,不妨向一家與設(shè)備制造無關(guān),但依然致力于沖切折工藝的第三方企業(yè)咨詢討論一下,或許可以從中獲得更多的靈感和建議,從而避免陷入買定離手的懊悔中去。

——節(jié)選自《鈑金與制作》 2017年第10期P18、P20、P22-23頁

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